JP2001201573A - Coherent laser radar device and target measuring method - Google Patents
Coherent laser radar device and target measuring methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、目標の距離、速
度、密度分布、速度分布等の物理情報を測定するコヒー
レントレーザレーダ装置および目標測定方法に関し、特
に単一波長(単一周波数)のパルスレーザ光を発振する
パルスレーザを光源に使用するコヒーレントレーザレー
ダ装置および目標測定方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coherent laser radar apparatus and a target measuring method for measuring physical information such as a distance, a velocity, a density distribution and a velocity distribution of a target, and more particularly to a pulse of a single wavelength (single frequency). The present invention relates to a coherent laser radar device using a pulse laser that oscillates laser light as a light source and a target measuring method.
【0002】[0002]
【従来の技術】目標の距離、速度、密度分布、速度分布
等の物理情報を測定することを目的とする装置としては
マイクロ波またはミリ波を使用するパルスドップラレー
ダ装置と光波(レーザ光)を使用するコヒーレントレー
ザレーダ装置とがある。両者の周波数の違いにより、前
者では広範囲、長距離の測定が可能であり、後者では高
空間分解能、高速度分解能での測定が可能である。2. Description of the Related Art As a device for measuring physical information such as a target distance, speed, density distribution, and speed distribution, a pulse Doppler radar device using a microwave or a millimeter wave and a light wave (laser light) are used. There is a coherent laser radar device to be used. Due to the difference between the two frequencies, the former can measure over a wide range and a long distance, and the latter can measure with high spatial resolution and high speed resolution.
【0003】ソフトターゲットが目標である風速や風速
分布等の測定の場合、パルスドップラレーダ装置では主
に大気中の雨滴、霧または雲の粒子を散乱体とし、その
エコーのドップラシフトから風速を計算する。したがっ
て、大気中に雨滴、霧または雲の粒子のない晴天時では
十分な強度のエコーが得られず、パルスドップラレーダ
装置では晴天時の乱気流を測定することが困難であると
いう欠点がある。In the measurement of wind speed and wind speed distribution, etc., which are targets of a soft target, a pulse Doppler radar apparatus mainly uses raindrops, fog or cloud particles in the atmosphere as scatterers, and calculates the wind speed from the Doppler shift of the echo. I do. Therefore, there is a drawback that echoes of sufficient intensity cannot be obtained in fine weather when there are no raindrops, fog or cloud particles in the atmosphere, and it is difficult for the pulse Doppler radar device to measure turbulence in fine weather.
【0004】一方、レーザ光を使用するコヒーレントレ
ーザレーダ装置では大気中のエアロゾルでも十分な散乱
強度が得られるため、晴天時でも風速や風速分布の測定
が可能である。このため、コヒーレントレーザレーダ装
置を空港に設置したり、航空機に搭載して、乱気流等の
障害物を検知する装置として期待されている。このよう
なコヒーレントレーザレーダ装置には単一周波数のパル
スレーザ光を発振するパルスレーザを光源に使用したも
のと単一周波数の連続光を発振するCW(Contin
uous Wave)レーザを光源に使用したものがあ
る。On the other hand, a coherent laser radar device using a laser beam can obtain a sufficient scattering intensity even with aerosol in the atmosphere, so that the wind speed and the wind speed distribution can be measured even in fine weather. For this reason, a coherent laser radar device is expected to be installed at an airport or mounted on an aircraft to detect an obstacle such as turbulence. Such a coherent laser radar device uses a pulse laser that oscillates a single-frequency pulsed laser beam as a light source, and a CW (Continuous) that oscillates a single-frequency continuous light beam.
uuous Wave) laser is used as a light source.
【0005】図16は例えば米国特許5,237,33
1号に記載の従来のコヒーレントレーザレーダ装置の構
成を示すブロック図である。この従来のコヒーレントレ
ーザレーダ装置では光源にインジェクションシーディン
グパルスレーザが使用されている。FIG. 16 shows, for example, US Pat. No. 5,237,33.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional coherent laser radar device described in No. 1. In this conventional coherent laser radar device, an injection seeding pulse laser is used as a light source.
【0006】図において、101は単一周波数でCWレ
ーザ光を発振するCWレーザ光源であり、102はCW
レーザ光の一部をローカル光として分岐する光分岐器で
あり、103はCWレーザ光の周波数をシフトする周波
数シフタであり、104はCWレーザ光をシード光とし
てパルスレーザ光を生成するインジェクションシーディ
ングパルスレーザであり、105はパルスレーザ光を分
岐する光分岐器であり、106は偏光方向の違いを利用
して光分岐器105からの光を反射するとともに1/4
波長板107からの光を透過するビームスプリッタであ
り、107はその結晶軸に対し所定の偏光方向を持つ直
線偏光を円偏光に、また円偏光を直線偏光に変換する1
/4波長板であり、108は同一光路に沿って1/4波
長板107からの光を走査光学系109に供給するとと
もに走査光学系109からの光を1/4波長板107に
供給する送受光学系であり、109は目標に向けて送信
光を送出し、目標からの散乱光を受信光として受光する
走査光学系である。In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a CW laser light source that oscillates CW laser light at a single frequency, and 102 denotes a CW laser light source.
An optical splitter for splitting a part of the laser light as local light, a frequency shifter 103 for shifting the frequency of the CW laser light, and an injection seeding 104 for generating a pulse laser light using the CW laser light as a seed light Reference numeral 105 denotes a pulse laser. Reference numeral 105 denotes an optical splitter that splits the pulse laser light. Reference numeral 106 denotes a light that reflects the light from the optical splitter 105 by using a difference in polarization direction, and is 1/4.
The beam splitter 107 transmits light from the wave plate 107. The beam splitter 107 converts linearly polarized light having a predetermined polarization direction with respect to the crystal axis into circularly polarized light, and converts circularly polarized light into linearly polarized light.
A 波長 wavelength plate 108 transmits and receives light from the 4 wavelength plate 107 to the scanning optical system 109 and supplies light from the scanning optical system 109 to the 波長 wavelength plate 107 along the same optical path. An optical system 109 is a scanning optical system that transmits transmission light toward a target and receives scattered light from the target as reception light.
【0007】110はローカル光を分岐する光分岐器で
あり、111は光分岐器110により分岐されたローカ
ル光と光分岐器105により分岐されたパルスレーザ光
とを結合する光結合器であり、112は光分岐器110
により分岐されたローカル光とビームスプリッタ106
を透過した受信光とを結合する光結合器であり、113
は光結合器111により結合された光を検波する光検波
器であり、114は光結合器112により結合された光
を検波する光検波器であり、115は光検波器113,
114により検波され、生成された電気信号をデジタル
信号にそれぞれ変換するAD変換器であり、116はA
D変換器115によりデジタル信号にされた2つの検波
信号に基づいて目標の距離、速度、密度分布、速度分布
等の物理情報を計算する信号処理装置である。Reference numeral 110 denotes an optical splitter for splitting local light, and 111 denotes an optical coupler for coupling the local light split by the optical splitter 110 and the pulse laser light split by the optical splitter 105. 112 is an optical splitter 110
Beam splitter 106 and the local light split by the
And an optical coupler that couples the received light transmitted through
Is an optical detector for detecting the light coupled by the optical coupler 111, 114 is an optical detector for detecting the light coupled by the optical coupler 112, and 115 is an optical detector 113,
A / D converters for converting the electric signals detected and generated by 114 into digital signals, respectively.
This is a signal processing device that calculates physical information such as a target distance, speed, density distribution, and speed distribution based on two detection signals converted into digital signals by the D converter 115.
【0008】117は信号処理装置116からの信号に
基づいて調整機構118を制御する制御回路であり、1
18はインジェクションシーディングパルスレーザ10
4の共振器長を調整するピエゾ素子等の調整機構であ
る。A control circuit 117 controls the adjusting mechanism 118 based on a signal from the signal processing device 116.
18 is an injection seeding pulse laser 10
4 is an adjustment mechanism such as a piezo element for adjusting the resonator length.
【0009】図17は従来のコヒーレントレーザレーダ
装置の信号処理装置116の構成例を示すブロック図で
ある。図において、121はAD変換器115からのデ
ジタル信号を一時的に記憶するメモリ等の記憶装置であ
り、122は記憶装置121に記憶されたデジタル信号
のうち、一定の距離範囲からの受信光に対応するデジタ
ル信号を選択する時間ゲート部であり、123はハニン
グ(Hanning)処理やハミング(Hammin
g)処理等のウィンドウ処理を実行するウィンドウ処理
部であり、124は高速フーリエ変換を実行するFFT
部であり、125はフーリエ変換された信号に基づいて
ドップラ周波数を検出するドップラ周波数検出部であ
る。FIG. 17 is a block diagram showing a configuration example of a signal processing device 116 of a conventional coherent laser radar device. In the figure, reference numeral 121 denotes a storage device such as a memory for temporarily storing a digital signal from the AD converter 115, and 122 denotes a digital signal stored in the storage device 121 for receiving light from a certain distance range. A time gate unit for selecting a corresponding digital signal. Reference numeral 123 denotes a Hanning process or a Hamming process.
g) a window processing unit that executes window processing such as processing, and 124 denotes an FFT that executes fast Fourier transform
Reference numeral 125 denotes a Doppler frequency detection unit that detects a Doppler frequency based on the Fourier-transformed signal.
【0010】次に動作について説明する。図18は従来
のコヒーレントレーザレーダ装置の動作を説明するタイ
ミングチャートである。Next, the operation will be described. FIG. 18 is a timing chart for explaining the operation of the conventional coherent laser radar device.
【0011】CWレーザ光源101は単一周波数f0で
(すなわち単一波長で)CWレーザ光を発振し、光分岐
器102に供給する。光分岐器102はそのCWレーザ
光を2分岐する。分岐された2本のCWレーザ光のうち
の一方はローカル光とされ、他方は周波数シフタ103
に供給される。ローカル光は光分岐器110によりさら
に2分岐され、光結合器111,112にそれぞれ供給
される。一方、周波数シフタ103はそのCWレーザ光
の周波数を周波数fIFだけ周波数を増加し、周波数f
0+fIFのCWレーザ光をシード光としてインジェク
ションシーディングパルスレーザ104に供給する。The CW laser light source 101 oscillates CW laser light at a single frequency f 0 (ie, at a single wavelength) and supplies it to the optical splitter 102. The optical splitter 102 splits the CW laser light into two. One of the two branched CW laser lights is a local light, and the other is a frequency shifter 103.
Supplied to The local light is further split into two by the optical splitter 110 and supplied to the optical couplers 111 and 112, respectively. On the other hand, the frequency shifter 103 increases the frequency the frequency of the CW laser light by frequency f IF, the frequency f
The CW laser light of 0 + f IF is supplied to the injection seeding pulse laser 104 as seed light.
【0012】インジェクションシーディングパルスレー
ザ104はシード光の周波数に一番近い周波数の軸モー
ドで単一周波数(すなわち単一波長)のパルスレーザ光
を発振する。インジェクションシーディングパルスレー
ザ104からのパルスレーザ光は光分岐器105により
一部を分岐された後、ビームスプリッタ106に入射す
る。光分岐器105により分岐された一部のパルスレー
ザ光は光結合器111に入射する。The injection seeding pulse laser 104 oscillates pulse laser light of a single frequency (ie, a single wavelength) in the axial mode of the frequency closest to the frequency of the seed light. The pulse laser light from the injection seeding pulse laser 104 is partly branched by the optical branching device 105 and then enters the beam splitter 106. Part of the pulsed laser beam split by the optical splitter 105 enters the optical coupler 111.
【0013】インジェクションシーディングパルスレー
ザ104からのパルスレーザ光は所定の偏光方向の直線
偏光であり、ビームスプリッタ106により反射され、
1/4波長板107に入射する。そして1/4波長板1
07により円偏光に変換された後、そのパルスレーザ光
は送受光学系108および走査光学系109を介して送
信光として目標に向けて送出される。The pulse laser light from the injection seeding pulse laser 104 is linearly polarized light having a predetermined polarization direction, is reflected by the beam splitter 106,
The light is incident on the 波長 wavelength plate 107. And 1/4 wavelength plate 1
After being converted into circularly polarized light by 07, the pulsed laser light is transmitted to a target as transmission light via a transmission / reception optical system 108 and a scanning optical system 109.
【0014】このようにして目標へ向けて送出されたパ
ルスレーザ光は目標により散乱し、その散乱光の一部が
走査光学系109に入射する。[0014] The pulsed laser light thus transmitted to the target is scattered by the target, and a part of the scattered light enters the scanning optical system 109.
【0015】受信光であるこの目標からの散乱光は、走
査光学系109および送受光学系108において送信光
と同一の光路を逆方向に進行し、1/4波長板107に
入射する。受信光は1/4波長板107により上記パル
スレーザ光の偏光方向から90度回転した偏光方向の直
線偏光になり、ビームスプリッタ106に入射する。The scattered light from the target, which is the received light, travels in the same optical path as the transmitted light in the scanning optical system 109 and the transmitting / receiving optical system 108 in the opposite direction, and enters the quarter-wave plate 107. The received light is converted into linearly polarized light having a polarization direction rotated by 90 degrees from the polarization direction of the pulse laser light by the 波長 wavelength plate 107, and is incident on the beam splitter 106.
【0016】ビームスプリッタ106は、その受信光を
透過し、光結合器112に供給する。光結合器112は
その受信光とローカル光を結合し、その結合光を光検波
器114に供給する。光検波器114はその結合光をコ
ヒーレント検波し、検波により生成された電気信号をA
D変換器115に供給する。The beam splitter 106 transmits the received light and supplies it to the optical coupler 112. The optical coupler 112 combines the received light and the local light, and supplies the combined light to the optical detector 114. The optical detector 114 coherently detects the combined light, and converts the electric signal generated by the detection into an A signal.
It is supplied to the D converter 115.
【0017】一方、光結合器111は光分岐器105に
より分岐された上記パルスレーザ光とローカル光を結合
し、その結合光を光検波器113に供給する。光検波器
113はその結合光をコヒーレント検波し、検波により
生成された電気信号をAD変換器115に供給する。On the other hand, the optical coupler 111 combines the pulse laser beam split by the optical splitter 105 with the local light, and supplies the combined light to the optical detector 113. The optical detector 113 performs coherent detection of the combined light and supplies an electric signal generated by the detection to the AD converter 115.
【0018】光検波器113,114からの電気信号は
AD変換器115によりサンプリングされ、デジタル信
号として信号処理装置116に供給される。信号処理装
置116は光検波器114からの信号に基づいて、その
信号の強度の時間波形から目標の距離を計算し、その信
号のドップラ信号成分から目標の速度を計算する。The electric signals from the optical detectors 113 and 114 are sampled by an AD converter 115 and supplied to a signal processing device 116 as digital signals. Based on the signal from the optical detector 114, the signal processor 116 calculates a target distance from a time waveform of the intensity of the signal, and calculates a target speed from a Doppler signal component of the signal.
【0019】なお、ローカル光の周波数は、正確な測定
のために、このサンプリングの間、パルスレーザ光の周
波数と一定の関係を維持する必要がある。すなわちCW
レーザ光源101には周波数安定度が要求される。例え
ば、波長2マイクロメートルのCWレーザ光をローカル
光とし、最大測定距離を15キロメートルとし、目標の
速度の測定誤差を0.1m/s以下とする場合、0.1
ミリ秒の間においてCWレーザ光の周波数変動を100
キロヘルツ以下にする必要がある。したがってこのよう
な周波数安定度を実現するために、CWレーザはより複
雑な構成になり、波長が適宜選択され、温度安定あるい
は電源安定が確保されている。The frequency of the local light must maintain a constant relationship with the frequency of the pulsed laser light during this sampling for accurate measurement. That is, CW
The laser light source 101 is required to have frequency stability. For example, if the CW laser beam having a wavelength of 2 micrometers is local light, the maximum measurement distance is 15 km, and the measurement error of the target speed is 0.1 m / s or less, 0.1
The frequency variation of the CW laser light during 100 milliseconds
It must be below kilohertz. Therefore, in order to realize such frequency stability, the CW laser has a more complicated configuration, a wavelength is appropriately selected, and temperature stability or power source stability is ensured.
【0020】信号処理装置116では、AD変換器11
5によりサンプリングされた受信光とローカル光との結
合光に対応する信号(図15に示すビート信号)が記憶
装置121に蓄積される。なお、AD変換器115によ
りサンプリングされる時間はパルス発振から最大測定距
離にある目標からの散乱光が受信されるまでの時間であ
る。In the signal processing device 116, the AD converter 11
A signal (beat signal shown in FIG. 15) corresponding to the combined light of the received light and the local light sampled by 5 is stored in the storage device 121. The time sampled by the AD converter 115 is the time from the pulse oscillation until the scattered light from the target located at the maximum measurement distance is received.
【0021】そして時間ゲート部122により、任意の
距離範囲に有る目標の情報を得るために、記憶装置12
1に蓄積されたサンプリング信号のうちの目標からの散
乱光を含む部分が取り出され、ウィンドウ処理部123
に供給される。ウィンドウ処理部123は、周波数測定
精度を向上させるため、そのサンプリング信号に対して
ウィンドウ処理を行う。これにより図15に示すような
波形の信号が得られる。The time gate unit 122 obtains information on a target within an arbitrary distance range.
The portion including the scattered light from the target among the sampling signals accumulated in 1 is extracted, and the window processing unit 123
Supplied to The window processing unit 123 performs window processing on the sampling signal in order to improve frequency measurement accuracy. Thus, a signal having a waveform as shown in FIG. 15 is obtained.
【0022】そしてFFT部124によりウィンドウ処
理後の信号の周波数スペクトルを計算し、ドップラ周波
数検出部125によりドップラ周波数を検出して目標の
速度を計算する。The FFT unit 124 calculates the frequency spectrum of the signal after the window processing, and the Doppler frequency detection unit 125 detects the Doppler frequency to calculate the target speed.
【0023】このようにして、従来のコヒーレントレー
ザレーダ装置により目標の速度等が測定される。In this way, the target speed and the like are measured by the conventional coherent laser radar device.
【0024】なお、光検波器113からの信号は目標の
距離や速度の計算の精度を向上するために使用される。
上述のように、インジェクションシーディングパルスレ
ーザ4はシード光の周波数に一番近い周波数の軸モード
でパルス発振するので、正確なドップラ信号を得るため
にはパルスレーザ光とローカル光の周波数差を監視する
必要がある。このため、光分岐器105,110により
それぞれパルスレーザ光とローカル光の一部をそれぞれ
取り出し、光結合器111により両者を結合した光を光
検波器113によりコヒーレント検波している。そして
検波された信号を受信光と同様にAD変換器115によ
りサンプリングし、信号処理装置116によりパルスレ
ーザ光とローカル光との周波数差等を計算し、その計算
結果に基づいて制御回路117にパルスレーザ光の周波
数を制御するための信号を供給する。The signal from the optical detector 113 is used to improve the accuracy of calculating the target distance and speed.
As described above, the injection seeding pulse laser 4 oscillates in the axial mode of the frequency closest to the frequency of the seed light. Therefore, in order to obtain an accurate Doppler signal, the frequency difference between the pulse laser light and the local light is monitored. There is a need to. Therefore, a part of the pulse laser light and a part of the local light are respectively taken out by the optical splitters 105 and 110, and the light obtained by combining the two by the optical coupler 111 is coherently detected by the optical detector 113. Then, the detected signal is sampled by the AD converter 115 in the same manner as the received light, the frequency difference between the pulse laser light and the local light is calculated by the signal processing device 116, and the pulse is sent to the control circuit 117 based on the calculation result. A signal for controlling the frequency of the laser light is supplied.
【0025】ここでローカル光の周波数をf0とする
と、シード光、パルスレーザ光、受信光、周波数モニタ
信号および受信信号の周波数fS,fT,fR,fM,
fsi gはそれぞれ次式に示すようになる。 fS=f0+fIF fT=fS+Δf fR=fT+fd fM=fIF+Δf fsig=fM+fd なお、Δfはパルスレーザ光とシード光の周波数差であ
り、fdは目標のドップラ周波数である。また、周波数
モニタ信号は、パルスレーザ光の発振周波数を安定させ
るために使用される。Here, the frequency of the local light is represented by f0To be
And seed light, pulsed laser light, received light, frequency monitor
Frequency f of signal and received signalS, FT, FR, FM,
fsi gAre as shown in the following equations. fS= F0+ FIF fT= FS+ Δf fR= FT+ Fd fM= FIF+ Δf fsig= FM+ Fd Here, Δf is the frequency difference between the pulse laser light and the seed light.
And fdIs the target Doppler frequency. Also, the frequency
The monitor signal stabilizes the oscillation frequency of the pulsed laser light.
Used to
【0026】したがって、目標のドップラ周波数f
dは、受信信号の周波数fsigと周波数モニタ信号の
周波数fMとの差となる。Therefore, the target Doppler frequency f
d is the difference between the frequency f sig of the received signal and the frequency f M of the frequency monitor signal.
【0027】そして、安定してインジェクションシーデ
ィング動作を実行するために、調整機構118を制御し
てインジェクションシーディングパルスレーザ104の
共振器長を調整することにより、パルスレーザ光の周波
数を調整する。信号処理装置116は、周波数モニタ信
号の周波数fMに基づいてパルスレーザ光とローカル光
との周波数差Δfを制御回路117に供給する。制御回
路117は、その周波数差Δfの値が所定の設定値以下
もしくは0になるように、調整機構118を制御してイ
ンジェクションシーディングパルスレーザ104の共振
器長を調整してパルスレーザ光の周波数を調整する。In order to stably execute the injection seeding operation, the frequency of the pulse laser light is adjusted by controlling the adjusting mechanism 118 to adjust the cavity length of the injection seeding pulse laser 104. The signal processing device 116 supplies a frequency difference Δf between the pulse laser light and the local light to the control circuit 117 based on the frequency f M of the frequency monitor signal. The control circuit 117 adjusts the resonator length of the injection seeding pulse laser 104 by controlling the adjusting mechanism 118 so that the value of the frequency difference Δf is equal to or less than a predetermined set value or 0, and adjusts the frequency of the pulse laser light. To adjust.
【0028】このようにして、インジェクションシーデ
ィングパルスレーザ104から安定した単一モード(単
一波長)のパルスレーザ光が得られる。In this manner, a stable single mode (single wavelength) pulse laser beam can be obtained from the injection seeding pulse laser 104.
【0029】[0029]
【発明が解決しようとする課題】従来のコヒーレントレ
ーザレーダ装置は以上のように構成されているので、コ
ヒーレント検波を行うために、送信光を生成するパルス
レーザの他にローカル光源としてCWレーザを設ける必
要があり、また、このCWレーザには単一周波数のCW
レーザ光を高い周波数安定度で発振する必要があるため
CWレーザ自身が複雑な構成であり、さらに、送信パル
スレーザ光とローカル光との周波数差を監視する機構を
設ける必要があり、装置が複雑な構成になりコストの低
減、小型化および高信頼性化をすることが困難であるな
どの課題があった。Since the conventional coherent laser radar device is configured as described above, a CW laser is provided as a local light source in addition to a pulse laser for generating transmission light in order to perform coherent detection. And the CW laser has a single frequency CW
Since the laser light needs to oscillate with high frequency stability, the CW laser itself has a complicated configuration, and further, it is necessary to provide a mechanism for monitoring the frequency difference between the transmission pulse laser light and the local light, and the device is complicated. However, there is a problem that it is difficult to reduce the cost, reduce the size, and increase the reliability.
【0030】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、単一周波数(単一波長)のパルス
レーザ光を目標に対して送受信するとともに、そのパル
スレーザ光の一部を遅延させて受信光と結合し、その結
合光をコヒーレント検波するようにして、CWレーザ光
源や、送信パルスレーザ光とローカル光との周波数差を
監視する機構を設ける必要がなく、簡素な構成で低コス
ト、小型、かつ高信頼性のコヒーレントレーザレーダ装
置を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and transmits and receives a single-frequency (single-wavelength) pulse laser beam to and from a target, and transmits a part of the pulse laser beam. The light is delayed and combined with the received light, and the combined light is coherently detected. Thus, there is no need to provide a CW laser light source or a mechanism for monitoring the frequency difference between the transmitted pulse laser light and the local light, and has a simple configuration. It is an object of the present invention to obtain a low-cost, compact, and highly reliable coherent laser radar device.
【0031】[0031]
【課題を解決するための手段】この発明に係るコヒーレ
ントレーザレーダ装置は、単一波長のパルスレーザ光を
発振するパルスレーザと、パルスレーザにより発振され
たパルスレーザ光を目標に向けて送出し、目標からの散
乱光を受信光として受光する送受光学系と、パルスレー
ザにより発振されたパルスレーザ光の一部を分岐する光
分岐手段と、光分岐手段により分岐されたパルスレーザ
光の一部を遅延させる遅延手段と、遅延手段により遅延
されたパルスレーザ光の一部を受信光と結合する光結合
手段と、光結合手段により結合された光をコヒーレント
検波する光検波手段と、光検波手段によりコヒーレント
検波された信号に基づいて目標の物理情報を特定する信
号処理装置とを備えるものである。A coherent laser radar device according to the present invention transmits a pulse laser beam oscillating a single-wavelength pulse laser beam and a pulse laser beam oscillated by the pulse laser toward a target. A transmitting / receiving optical system for receiving scattered light from a target as received light, an optical branching unit for branching a part of the pulsed laser light oscillated by the pulsed laser, and a part of the pulsed laser light branched by the optical branching unit. A delay means for delaying, a light coupling means for coupling a part of the pulsed laser light delayed by the delay means with the received light, a light detection means for coherently detecting the light coupled by the light coupling means, and a light detection means. A signal processing device that specifies target physical information based on the coherently detected signal.
【0032】この発明に係るコヒーレントレーザレーダ
装置は、遅延手段を、所定の長さの光ファイバにより構
成される遅延線路としたものである。In the coherent laser radar device according to the present invention, the delay means is a delay line composed of an optical fiber having a predetermined length.
【0033】この発明に係るコヒーレントレーザレーダ
装置は、光分岐手段により分岐されたパルスレーザ光の
一部をn本の光に分岐する光分岐器と、分岐されたn本
の光を異なる遅延時間だけそれぞれ遅延させるn本の遅
延線路と、n本の遅延線路により遅延されたn本の光を
結合する光結合器とを遅延手段に有するものである。The coherent laser radar device according to the present invention comprises an optical splitter for splitting a part of the pulse laser light split by the optical splitting means into n light beams, and an optical splitter for splitting the n light beams having different delay times. The delay means includes n number of delay lines for delaying the respective light beams by only N and a light coupler for coupling the n number of lights delayed by the n number of delay lines.
【0034】この発明に係るコヒーレントレーザレーダ
装置は、レーザ光を伝送するループ線路と、光分岐手段
により分岐されたパルスレーザ光の一部をループ線路内
に導入するとともに、ループ線路内のレーザ光を分岐す
る光結合器とを遅延手段に有するものである。The coherent laser radar device according to the present invention introduces a loop line for transmitting laser light, a part of the pulse laser light branched by the optical branching means into the loop line, and a laser light in the loop line. And an optical coupler that branches the light into the delay means.
【0035】この発明に係るコヒーレントレーザレーダ
装置は、遅延手段のループ線路の途中に光増幅器を有す
るものである。The coherent laser radar device according to the present invention has an optical amplifier in the middle of the loop line of the delay means.
【0036】この発明に係るコヒーレントレーザレーダ
装置は、遅延手段と光結合手段との間にローカル光を増
幅する光増幅器を備えるものである。The coherent laser radar device according to the present invention includes an optical amplifier for amplifying local light between the delay unit and the optical coupling unit.
【0037】この発明に係るコヒーレントレーザレーダ
装置は、光増幅器を光ファイバ増幅器としたものであ
る。In the coherent laser radar device according to the present invention, the optical amplifier is an optical fiber amplifier.
【0038】この発明に係るコヒーレントレーザレーダ
装置は、光増幅器を半導体光増幅器としたものである。In the coherent laser radar device according to the present invention, the optical amplifier is a semiconductor optical amplifier.
【0039】この発明に係るコヒーレントレーザレーダ
装置は、光増幅器を固体レーザ媒質のレーザ増幅器とし
たものである。In the coherent laser radar device according to the present invention, the optical amplifier is a solid-state laser medium laser amplifier.
【0040】この発明に係るコヒーレントレーザレーダ
装置は、光結合器を、分岐比が可変である可変光結合器
としたものである。In the coherent laser radar device according to the present invention, the optical coupler is a variable optical coupler having a variable branching ratio.
【0041】この発明に係るコヒーレントレーザレーダ
装置は、光分岐手段により分岐されたパルスレーザ光の
一部およびループ線路内の光のいずれか一方をループ線
路に出力する光音響光学素子の光スイッチと、ループ線
路内の光を分岐する光分岐器とを光結合器に有するもの
である。The coherent laser radar device according to the present invention includes an optical switch of a photoacoustic optical element for outputting one of a part of the pulse laser beam branched by the optical branching unit and the light in the loop line to the loop line. And an optical splitter for splitting light in the loop line in the optical coupler.
【0042】この発明に係る目標測定情報は、単一波長
のパルスレーザ光を発振するステップと、パルスレーザ
光の一部を分岐するステップと、パルスレーザ光を目標
に向けて送出し、目標からの光を受信光として受光する
ステップと、分岐したパルスレーザ光の一部を遅延させ
るステップと、遅延されたパルスレーザ光を受信光と結
合するステップと、結合した光をコヒーレント検波する
ステップと、コヒーレント検波された信号に基づいて目
標の物理情報を特定するステップとを備えるものであ
る。The target measurement information according to the present invention includes a step of oscillating a single-wavelength pulsed laser beam, a step of branching a part of the pulsed laser light, a step of sending the pulsed laser light toward the target, and a step of transmitting the pulsed laser light from the target. Receiving the light as received light, delaying a part of the branched pulse laser light, combining the delayed pulse laser light with the received light, and coherently detecting the combined light, Identifying physical information of a target based on the coherently detected signal.
【0043】[0043]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1によるコ
ヒーレントレーザレーダ装置の構成を示すブロック図で
ある。図において、1は単一周波数(単一波長)のパル
スレーザ光を発振するパルスレーザであり、2はパルス
レーザ光の一部を分岐する光分岐器(光分岐手段)であ
り、3は偏光方向の違いを利用して送信光と受信光との
光路を分離するビームスプリッタであり、4はその結晶
軸に対し所定の偏光方向を持つ直線偏光を円偏光に、ま
た円偏光を直線偏光に変換する1/4波長板であり、5
は同一光路に沿って1/4波長板4からの光を走査光学
系6に供給するとともに走査光学系6からの光を1/4
波長板4に供給する送受光学系であり、6は目標に向け
て送信光を送出し、目標からの散乱光または反射光を受
信光として受光する走査光学系である。なお、送受光学
系5および走査光学系6により、パルスレーザ1により
発振されたパルスレーザ光を目標に向けて送出し、目標
からの光を受信光として受光する送受光学手段が構成さ
れる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a coherent laser radar device according to Embodiment 1 of the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes a pulse laser that oscillates a pulse laser beam of a single frequency (single wavelength), 2 denotes an optical splitter (optical splitting unit) that splits a part of the pulse laser beam, and 3 denotes polarization. 4 is a beam splitter that separates the optical path between the transmitted light and the received light using the difference in direction, and 4 is a linear polarized light having a predetermined polarization direction with respect to its crystal axis, and a circular polarized light. 1 / wavelength plate for conversion, 5
Supplies the light from the quarter-wave plate 4 to the scanning optical system 6 along the same optical path, and also reduces the light from the scanning optical system 6 to 1/4.
A transmission / reception optical system 6 supplies the wavelength plate 4 with a transmission optical system 6. The transmission optical system 6 transmits transmission light toward a target and receives scattered light or reflected light from the target as reception light. The transmission / reception optical system 5 and the scanning optical system 6 constitute transmission / reception optical means for transmitting pulsed laser light oscillated by the pulse laser 1 toward a target and receiving light from the target as reception light.
【0044】7はビームスプリッタ3からの受信光を光
結合器8に入射させる結合光学系であり、8は受信光
と、周波数シフトされ遅延されたパルスレーザ光とを結
合する光結合器(光結合手段)であり、9は光分岐器2
により分岐されたパルスレーザ光を周波数シフタ10に
入射させる結合光学系であり、10は分岐されたパルス
レーザ光の一部の周波数を所定の周波数だけ増加する周
波数シフタであり、11は所定の時間だけレーザ光を遅
延させる遅延線路(遅延手段)である。Numeral 7 is a coupling optical system for making the light received from the beam splitter 3 incident on the optical coupler 8, and 8 is an optical coupler (light) for coupling the received light with the frequency-shifted and delayed pulse laser light. 9 is an optical splitter 2
Is a coupling optical system that causes the pulsed laser light branched by (1) to enter the frequency shifter 10, a frequency shifter 10 that increases the frequency of a part of the branched pulsed laser light by a predetermined frequency, and 11 is a predetermined time. This is a delay line (delay means) for delaying the laser light only.
【0045】12は光結合器8により結合された光をコ
ヒーレント検波する光検波器(光検波手段)であり、1
3は光検波器12により検波され生成された電気信号を
デジタル信号に変換するAD変換器であり、14はコヒ
ーレント検波された信号に基づいて目標の速度、距離等
の物理情報を特定する信号処理装置である。Reference numeral 12 denotes an optical detector (optical detector) for coherently detecting the light coupled by the optical coupler 8.
Reference numeral 3 denotes an AD converter that converts an electric signal detected and generated by the optical detector 12 into a digital signal. Reference numeral 14 denotes a signal processing for specifying physical information such as a target speed and distance based on the coherently detected signal. Device.
【0046】図2は図1の信号処理装置の構成の一例を
示すブロック図である。図2において、21はAD変換
器13からのデジタル信号を一時的に記憶するメモリ等
の記憶装置であり、22は記憶装置21に記憶されたデ
ジタル信号のうち、一定の距離範囲からの受信光に対応
するデジタル信号を選択する時間ゲート部であり、23
は高速フーリエ変換を実行するFFT部であり、24は
フーリエ変換された信号に基づいてドップラ周波数を検
出するドップラ周波数検出部である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the signal processing device of FIG. In FIG. 2, reference numeral 21 denotes a storage device such as a memory for temporarily storing a digital signal from the AD converter 13; and 22, a digital signal stored in the storage device 21 and a receiving light from a certain distance range. Is a time gate unit for selecting a digital signal corresponding to
Is an FFT unit that executes fast Fourier transform, and 24 is a Doppler frequency detection unit that detects a Doppler frequency based on the Fourier-transformed signal.
【0047】また、図3は図1の信号処理装置の構成の
他の例を示すブロック図である。図3において、25は
一定の距離範囲からの受信光に対応する期間のみAD変
換器13を動作させる時間ゲート部である。FIG. 3 is a block diagram showing another example of the configuration of the signal processing device of FIG. In FIG. 3, reference numeral 25 denotes a time gate unit that operates the AD converter 13 only during a period corresponding to received light from a certain distance range.
【0048】次に動作について説明する。図4は実施の
形態1によるコヒーレントレーザレーダ装置の動作を説
明するタイミングチャートである。なお、このときの目
標は大気などのソフトターゲットである。Next, the operation will be described. FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the coherent laser radar device according to the first embodiment. The target at this time is a soft target such as the atmosphere.
【0049】パルスレーザ1は単一周波数(単一波長)
でパルスレーザ光を発振する。このパルスレーザ光は光
分岐器2により2分岐され、分岐された光の一方はビー
ムスプリッタ3に入射し、他方はローカル光として結合
光学系9を介して周波数シフタ10に入射する。なお、
ローカル光は結合光学系9に結合された光ファイバを進
行して周波数シフタ10に入射する。周波数シフタ10
により所定の中間周波数分だけ周波数を増加されたロー
カル光は遅延線路11に入射する。遅延線路11は所定
の時間だけそのローカル光を遅延させた後、光結合器8
に入射させる。The pulse laser 1 has a single frequency (single wavelength)
Oscillates pulsed laser light. The pulse laser light is split into two by the optical splitter 2, and one of the split light is incident on the beam splitter 3, and the other is incident on the frequency shifter 10 via the coupling optical system 9 as local light. In addition,
The local light travels through the optical fiber coupled to the coupling optical system 9 and enters the frequency shifter 10. Frequency shifter 10
The local light whose frequency has been increased by a predetermined intermediate frequency enters the delay line 11. After delaying the local light by a predetermined time, the delay line 11
Incident on
【0050】ビームスプリッタ3に入射したパルスレー
ザ光はビームスプリッタ3を透過して1/4波長板4に
入射する。そして1/4波長板4より円偏光に変換され
た後、そのパルスレーザ光は送受光学系5および走査光
学系6を介して送信光として目標に向けて送出される。The pulse laser beam incident on the beam splitter 3 passes through the beam splitter 3 and is incident on the quarter-wave plate 4. After being converted into circularly polarized light by the 波長 wavelength plate 4, the pulsed laser light is transmitted to the target as transmission light via the transmission / reception optical system 5 and the scanning optical system 6.
【0051】このようにして目標へ向けて送出されたパ
ルスレーザ光は目標により散乱または反射し、その散乱
光または反射光の一部が走査光学系6に入射する。The pulsed laser beam sent to the target in this way is scattered or reflected by the target, and a part of the scattered light or reflected light enters the scanning optical system 6.
【0052】受信光である目標からの光は、走査光学系
6および送受光学系5において送信光と同一の光路を逆
方向に進行し、1/4波長板4に入射する。受信光は1
/4波長板4により上記パルスレーザ光の偏光方向から
90度回転した偏光方向の直線偏光になり、ビームスプ
リッタ3に入射する。The light from the target, which is the received light, travels in the same optical path as the transmitted light in the scanning optical system 6 and the transmitting / receiving optical system 5 in the opposite direction, and enters the quarter-wave plate 4. Received light is 1
The light is converted into linearly polarized light having a polarization direction rotated by 90 degrees from the polarization direction of the pulse laser light by the 波長 wavelength plate 4 and is incident on the beam splitter 3.
【0053】ビームスプリッタ3は上記パルスレーザ光
とは偏光方向の異なるその受信光を反射し、受信光は結
合光学系7を介して光結合器8に入射する。なお、受信
光は結合光学系7に結合された光ファイバを進行して光
結合器8に入射する。光結合器8はその受信光と遅延線
路11からのローカル光を結合し、その結合光を光検波
器12に供給する。光検波器12はその結合光をコヒー
レント検波(光ヘテロダイン検波)し、検波により生成
された電気信号をAD変換器13に供給する。The beam splitter 3 reflects the received light having a polarization direction different from that of the pulse laser light, and the received light enters the optical coupler 8 via the coupling optical system 7. The received light travels through the optical fiber coupled to the coupling optical system 7 and enters the optical coupler 8. The optical coupler 8 combines the received light with the local light from the delay line 11 and supplies the combined light to the optical detector 12. The optical detector 12 performs coherent detection (optical heterodyne detection) of the combined light, and supplies an electric signal generated by the detection to the AD converter 13.
【0054】光検波器12からの電気信号はAD変換器
13によりサンプリングされ、デジタル信号として信号
処理装置14に供給される。信号処理装置14は光検波
器12からの信号に基づいて目標の速度等を計算する。
このとき、目標の測定距離は遅延線路11による遅延時
間により決定される。すなわち、送信光が送出されてか
ら受信光が受信されるまでの時間がその遅延時間とほぼ
等しくなる距離にある目標のみが測定される。The electric signal from the optical detector 12 is sampled by the AD converter 13 and supplied to the signal processing device 14 as a digital signal. The signal processing device 14 calculates a target speed or the like based on a signal from the optical detector 12.
At this time, the target measurement distance is determined by the delay time of the delay line 11. That is, only the target whose distance from the transmission of the transmission light to the reception of the reception light is substantially equal to the delay time is measured.
【0055】ここで信号処理装置14が図2に示すもの
である場合、図4に示すように、例えばAD変換器13
によりサンプリングされた受信光とローカル光との結合
光に対応する信号(図4に示すビート信号)が記憶装置
21に蓄積される。このときのビート信号の周波数は中
間周波数とドップラ周波数の和となる。なお、ビート信
号が得られるのはパルスレーザ光であるローカル光が存
在する時のみである。If the signal processing device 14 is as shown in FIG. 2, for example, as shown in FIG.
The signal (beat signal shown in FIG. 4) corresponding to the combined light of the received light and the local light sampled by the above is stored in the storage device 21. The frequency of the beat signal at this time is the sum of the intermediate frequency and the Doppler frequency. Note that a beat signal is obtained only when local light, which is pulsed laser light, is present.
【0056】そして時間ゲート部22により、記憶装置
21に蓄積されたサンプリング信号からビート信号を含
む部分が取り出され、FFT部23によりその信号の周
波数スペクトルを計算し、ドップラ周波数検出部24に
よりドップラ周波数を検出して目標の速度を計算する。Then, a portion including the beat signal is extracted from the sampling signal stored in the storage device 21 by the time gate section 22, the frequency spectrum of the signal is calculated by the FFT section 23, and the Doppler frequency is detected by the Doppler frequency detection section 24. To calculate the target speed.
【0057】なお、ローカル光がパルスレーザ光である
ため検波後の電気信号もパルス状になり、従来の装置で
のウィンドウ処理と同様の処理は不要となるため、より
装置を簡素化することができる。Since the local light is a pulsed laser light, the electric signal after detection also has a pulse shape, and the same processing as the window processing in the conventional apparatus is not required. Therefore, the apparatus can be further simplified. it can.
【0058】また、信号処理装置14が図3に示すもの
である場合、時間ゲート部25は、ローカル光が光検波
器12に受光される時間だけ、AD変換器13を動作さ
せ、その期間のビート信号だけがFFT部23に供給さ
れる。したがって、信号処理装置14を図3に示すもの
にすることにより、メモリ等の記憶装置21を不要とす
ることができ、より装置を簡素化することができる。When the signal processing device 14 is as shown in FIG. 3, the time gate unit 25 operates the AD converter 13 only during the time when the local light is received by the optical detector 12, and the time gate 25 Only the beat signal is supplied to the FFT unit 23. Therefore, by making the signal processing device 14 as shown in FIG. 3, the storage device 21 such as a memory can be omitted, and the device can be further simplified.
【0059】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、単一周波数のパルスレーザ光を目標に対して送受信
するとともに、そのパルスレーザ光の一部を遅延させて
受信光と結合し、その結合光をコヒーレント検波するよ
うにしたので、CWレーザ光源や、送信パルスレーザ光
とローカル光との周波数差を監視する機構を設ける必要
がなく、装置の構成を簡素化することができ、それによ
りコストの低減、小型化および高信頼性化をすることが
できるという効果が得られる。As described above, according to the first embodiment, a single-frequency pulsed laser beam is transmitted / received to / from a target, and a part of the pulsed laser beam is delayed and combined with the received beam. Since the combined light is coherently detected, there is no need to provide a CW laser light source or a mechanism for monitoring the frequency difference between the transmission pulse laser light and the local light, thereby simplifying the configuration of the apparatus, and Accordingly, the effect that cost reduction, size reduction, and high reliability can be achieved is obtained.
【0060】なお、遅延線路11は例えば長尺の光ファ
イバにより構成される。この光ファイバの長さにより遅
延時間を容易に設定することができ、光ファイバをリー
ルに巻くことにより小型で低損失の遅延線路が得られ、
装置の規模を低減することができるという効果が得られ
る。また、偏波保持光ファイバを使用することにより、
ローカル光の偏光状態の変化を小さくすることができ
る。The delay line 11 is made of, for example, a long optical fiber. The delay time can be easily set by the length of the optical fiber, and a small and low-loss delay line can be obtained by winding the optical fiber around a reel.
The effect that the scale of an apparatus can be reduced is obtained. Also, by using a polarization maintaining optical fiber,
The change in the polarization state of the local light can be reduced.
【0061】なお、実施の形態1(図1)においては、
パルスレーザ光の一部を取り出す光分岐器2をパルスレ
ーザ1の共振器外に設けているが、共振器内の光学部品
に光分岐器2の機能を持たせて、パルスレーザ光の一部
を抽出するようにしても同様の効果が得られる。In the first embodiment (FIG. 1),
The optical splitter 2 for extracting a part of the pulse laser light is provided outside the resonator of the pulse laser 1. However, the optical component in the resonator has the function of the optical splitter 2 so that a part of the pulse laser light can be obtained. The same effect can be obtained by extracting.
【0062】実施の形態2.図5はこの発明の実施の形
態2によるコヒーレントレーザレーダ装置の遅延線路の
構成を示すブロック図である。図5に示す遅延線路11
において、31は、入射するローカル光をn本(n>
1)の光に分岐する光分岐器であり、32−1〜32−
nは、分岐されたn本の光をそれぞれ異なる遅延時間だ
け遅延させるn本の遅延線路であり、33はn本の遅延
線路により遅延されたn本の光を結合する光結合器であ
る。Embodiment 2 FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a delay line of a coherent laser radar device according to Embodiment 2 of the present invention. Delay line 11 shown in FIG.
In the formula, the reference numeral 31 denotes n incident local lights (n>
It is an optical splitter that splits into light of 1), 32-1 to 32-32.
n is an n-number of delay lines that delay the n-pieces of divided light by different delay times, and 33 is an optical coupler that combines the n-number of lights delayed by the n-number of delay lines.
【0063】なお、実施の形態2によるコヒーレントレ
ーザレーダ装置におけるその他の構成要素については実
施の形態1によるもの(図1)と同様であるので、その
説明を省略する。The other components of the coherent laser radar device according to the second embodiment are the same as those according to the first embodiment (FIG. 1), and thus description thereof will be omitted.
【0064】次に動作について説明する。図6は実施の
形態2によるコヒーレントレーザレーダ装置の動作を説
明するタイミングチャートである。なお、このときの目
標は大気などのソフトターゲットである。Next, the operation will be described. FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the coherent laser radar device according to the second embodiment. The target at this time is a soft target such as the atmosphere.
【0065】実施の形態2における遅延線路11におい
ては、光分岐器31と光結合器33が遅延時間の異なる
n本の遅延線路32−1〜32−nで結合されている。
これにより、図6に示すように、パルスレーザ光の一部
(単一パルス)から、n個のパルスを有するローカル光
が生成される。なお、図6には、一例として、遅延線路
32−iと遅延線路32−(i+1)との遅延時間の差
がパルス幅τの2倍とした場合のローカル光を示してい
る。なお、その他の動作については実施の形態1による
ものと同様であるので、その説明を省略する。ただし、
信号処理装置14の時間ゲート部22,25は、ローカ
ル光の各パルスの時間位置に応じて、各パルスに対応す
るビート信号を取り出し、FFT部23に供給する。そ
して、FFT部23およびドップラ周波数検出部24に
より、各パルスに対応する距離にある目標の速度がそれ
ぞれ計算される。In the delay line 11 according to the second embodiment, the optical splitter 31 and the optical coupler 33 are connected by n delay lines 32-1 to 32-n having different delay times.
Thereby, as shown in FIG. 6, local light having n pulses is generated from a part (single pulse) of the pulsed laser light. FIG. 6 shows, as an example, local light when the difference in delay time between the delay line 32-i and the delay line 32- (i + 1) is twice the pulse width τ. Note that the other operations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. However,
The time gates 22 and 25 of the signal processing device 14 extract a beat signal corresponding to each pulse of the local light according to the time position of each pulse of the local light and supply the beat signal to the FFT unit 23. Then, the FFT unit 23 and the Doppler frequency detection unit 24 calculate respective target velocities at a distance corresponding to each pulse.
【0066】実施の形態1によるコヒーレントレーザレ
ーダ装置ではローカル光が単一パルスであるため単一の
距離にある目標の速度等が測定されるが、実施の形態2
によるコヒーレントレーザレーダ装置では、ローカル光
のn個のパルスに対応する複数の距離にある目標からの
受信光との複数のビート信号が得られ、それらの距離に
ある目標の速度等が測定される。その際、遅延線路11
における各遅延線路32−iの遅延時間の間隔と遅延線
路32−1〜32−nの本数nを適宜設定することによ
り、ソフトターゲットについて速度分布測定または目標
検知測定を適宜実行することができる。In the coherent laser radar device according to the first embodiment, since the local light is a single pulse, the speed of a target at a single distance and the like are measured.
, A plurality of beat signals with received light from a target at a plurality of distances corresponding to n pulses of local light are obtained, and the speed and the like of the target at those distances are measured. . At that time, the delay line 11
By appropriately setting the delay time interval of each delay line 32-i and the number n of the delay lines 32-1 to 32-n in the above, speed distribution measurement or target detection measurement can be appropriately performed on the soft target.
【0067】なお、光分岐器31および光結合器33と
して1:nの光ファイバ分岐(いわゆるスターカプラ)
を使用し、遅延線路32−1〜32−nとして長さの異
なるn本の光ファイバを使用することにより、小型の遅
延線路11が得られる。It should be noted that a 1: n optical fiber branch (so-called star coupler) is used as the optical splitter 31 and the optical coupler 33.
By using n optical fibers having different lengths as the delay lines 32-1 to 32-n, a small delay line 11 can be obtained.
【0068】以上のように、この実施の形態2によれ
ば、実施の形態1による効果の他、各遅延線路32−1
〜32−nの各遅延時間の間隔とその本数nを適宜選択
することによりソフトターゲットについて速度分布測定
または目標検知測定を実行することができるという効果
が得られる。As described above, according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, each delay line 32-1
By appropriately selecting the interval of each delay time of .about.32-n and the number n thereof, an effect is obtained in that the velocity distribution measurement or the target detection measurement can be performed on the soft target.
【0069】実施の形態3.図7はこの発明の実施の形
態3によるコヒーレントレーザレーダ装置の遅延線路の
構成を示すブロック図である。図7に示す遅延線路11
において、41は、レーザ光を伝送するループ線路であ
り、42は、入射するローカル光をループ線路41内に
導入するとともに、ループ線路41内の光を分岐する光
結合器である。Embodiment 3 FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a delay line of a coherent laser radar device according to Embodiment 3 of the present invention. Delay line 11 shown in FIG.
In the figure, 41 is a loop line for transmitting a laser beam, and 42 is an optical coupler that introduces the incident local light into the loop line 41 and splits the light in the loop line 41.
【0070】なお、実施の形態3によるコヒーレントレ
ーザレーダ装置におけるその他の構成要素については実
施の形態1によるもの(図1)と同様であるので、その
説明を省略する。The other components of the coherent laser radar device according to the third embodiment are the same as those according to the first embodiment (FIG. 1), and thus description thereof will be omitted.
【0071】次に動作について説明する。図8は実施の
形態3によるコヒーレントレーザレーダ装置の動作を説
明するタイミングチャートである。なお、このときの目
標は大気などのソフトターゲットである。Next, the operation will be described. FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the coherent laser radar device according to the third embodiment. The target at this time is a soft target such as the atmosphere.
【0072】光結合器42は、周波数シフタ10からの
パルスレーザ光(単一パルス)をリング状のループ線路
41に導入する。導入されたパルスレーザ光はループ線
路41内を周回する。そしてこのパルスレーザ光がルー
プ線路41を1周回するごとに光結合器42からその一
部をローカル光として分岐して光結合器8に入射させ
る。これにより、パルス間隔がループ線路41内のパル
スレーザ光の周回時間(すなわち周期)であるパルス列
を有するローカル光が光結合器8に入射される。The optical coupler 42 introduces the pulse laser light (single pulse) from the frequency shifter 10 into the ring-shaped loop line 41. The introduced pulse laser light goes around the loop line 41. Each time the pulse laser light makes one round of the loop line 41, a part of the pulse laser light is branched off from the optical coupler 42 as local light and is incident on the optical coupler 8. As a result, local light having a pulse train whose pulse interval is the rotation time (ie, period) of the pulse laser light in the loop line 41 is incident on the optical coupler 8.
【0073】なお、その他の動作については実施の形態
1によるものと同様であるので、その説明を省略する。
ただし、信号処理装置14の時間ゲート部22,25
は、ローカル光の各パルスの時間位置に応じて、各パル
スに対応するビート信号を取り出し、FFT部23に供
給する。そして、FFT部23およびドップラ周波数検
出部24により、各パルスに対応する距離にある目標の
速度がそれぞれ計算される。The other operation is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.
However, the time gate units 22 and 25 of the signal processing device 14
Extracts a beat signal corresponding to each pulse of the local light according to the time position of each pulse and supplies the beat signal to the FFT unit 23. Then, the FFT unit 23 and the Doppler frequency detection unit 24 calculate respective target velocities at a distance corresponding to each pulse.
【0074】以上のように、この実施の形態3によれ
ば、実施の形態1による効果の他、実施の形態2と同様
に、ループ線路41の長さと光結合器42による分岐量
を適宜選択することによりソフトターゲットについて速
度分布測定または目標検知測定を実行することができる
という効果が得られる。As described above, according to the third embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, similarly to the second embodiment, the length of the loop line 41 and the amount of branching by the optical coupler 42 are appropriately selected. By doing so, it is possible to obtain the effect that the velocity distribution measurement or the target detection measurement can be executed for the soft target.
【0075】また、遅延線路11が1つのループ線路4
1と光結合器42のみで構成されるので、遅延線路11
を小型化することができるという効果が得られる。The delay line 11 has one loop line 4
1 and the optical coupler 42, the delay line 11
Can be reduced in size.
【0076】実施の形態4.図9はこの発明の実施の形
態4によるコヒーレントレーザレーダ装置の遅延線路の
構成を示すブロック図である。図9に示す遅延線路11
において、43はパルスレーザ光をループ線路41に導
入する光スイッチであり、44はそのパルスレーザ光の
単一パルスがループ線路41を1周回するごとにその一
部をローカル光として出力する光分岐器である。すなわ
ち、光結合器42が光スイッチ43と光分岐器44で構
成される。なお、実施の形態4によるコヒーレントレー
ザレーダ装置におけるその他の構成要素については実施
の形態3によるものと同様であるので、その説明を省略
する。Embodiment 4 FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a delay line of a coherent laser radar device according to Embodiment 4 of the present invention. Delay line 11 shown in FIG.
In the figure, reference numeral 43 denotes an optical switch for introducing a pulse laser beam into the loop line 41, and reference numeral 44 denotes an optical branch for outputting a part of the pulse laser beam as local light every time a single pulse of the pulse laser beam goes around the loop line 41 once. It is a vessel. That is, the optical coupler 42 includes the optical switch 43 and the optical splitter 44. The other components of the coherent laser radar device according to the fourth embodiment are the same as those according to the third embodiment, and thus description thereof will be omitted.
【0077】なお、光スイッチ43として光音響光学素
子(Acousto−Optic素子)を使用すること
により、周波数シフタ10の機能を光スイッチ43に備
えることができる。その場合、周波数シフタ10は省略
される。By using a photoacoustic optical element (Acousto-Optic element) as the optical switch 43, the function of the frequency shifter 10 can be provided in the optical switch 43. In that case, the frequency shifter 10 is omitted.
【0078】次に動作について説明する。図10は図9
の光スイッチの動作を説明する図である。光スイッチ4
3は、周波数シフタ10からのパルスレーザ光をループ
線路41に導入するときに開き、導入後に閉じてパルス
レーザ光をループ線路41内に閉じ込める。例えば図1
0に示すように、供給されるパルスレーザ光を1次回折
光として入力し、ループ線路41内の光を0次回折光と
するようにして、光スイッチ43によりパルスレーザ光
がループ線路41内に導入されるようにする。Next, the operation will be described. FIG. 10 shows FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of the optical switch of FIG. Optical switch 4
3 is opened when introducing the pulse laser light from the frequency shifter 10 into the loop line 41, and is closed after the introduction to confine the pulse laser light in the loop line 41. For example, FIG.
As shown in FIG. 0, the supplied pulse laser light is input as first-order diffracted light, and the light in the loop line 41 is changed to 0-order diffracted light. To be done.
【0079】そして光分岐器44はそのパルスレーザ光
がループ線路41を1周回するごとにその一部をローカ
ル光として出力する。なお、その他の動作については実
施の形態3によるものと同様であるので、その説明を省
略する。The optical splitter 44 outputs a part of the pulse laser light as local light every time the pulsed laser light makes one round of the loop line 41. Note that the other operations are the same as those according to the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0080】以上のように、この実施の形態4によれ
ば、実施の形態3による効果の他、光スイッチとして光
音響光学素子を使用した場合には、周波数シフタの機能
を光スイッチに持たせることができるので、装置を簡素
化することができるという効果が得られる。As described above, according to the fourth embodiment, in addition to the effect of the third embodiment, when a photoacoustic optical element is used as an optical switch, the optical switch has the function of a frequency shifter. Therefore, the effect that the device can be simplified can be obtained.
【0081】実施の形態5.図11はこの発明の実施の
形態5によるコヒーレントレーザレーダ装置の遅延線路
の構成を示すブロック図である。図において、42Aは
光スイッチ43と可変光分岐器44Aで構成される可変
光結合器であり、44Aは分岐比が制御可能な可変光分
岐器である。なお、実施の形態5によるコヒーレントレ
ーザレーダ装置におけるその他の構成要素については実
施の形態4によるものと同様であるので、その説明を省
略する。Embodiment 5 FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a delay line of a coherent laser radar device according to Embodiment 5 of the present invention. In the figure, reference numeral 42A is a variable optical coupler composed of an optical switch 43 and a variable optical splitter 44A, and 44A is a variable optical splitter whose branching ratio can be controlled. The other components of the coherent laser radar device according to the fifth embodiment are the same as those according to the fourth embodiment, and a description thereof will not be repeated.
【0082】次に動作について説明する。実施の形態3
によるコヒーレントレーザレーダ装置では、図8に示す
ように、ループ線路41内を周回する単一パルスのパワ
ーが周回ごとに小さくなるため、時間の経過とともにロ
ーカル光の出力が小さくなる。このため、遠距離の目標
になるほど、ショット雑音限界から外れてS/N比が劣
化する可能性がある。Next, the operation will be described. Embodiment 3
As shown in FIG. 8, the power of a single pulse circulating in the loop line 41 decreases with each circling, so that the output of the local light decreases with time. For this reason, the S / N ratio may deviate from the shot noise limit and deteriorate as the target becomes longer.
【0083】そのため、この実施の形態5によるコヒー
レントレーザレーダ装置の遅延線路11においては、図
示せぬ制御回路により可変光分岐器44Aの出力分岐比
を、ローカル光の強度が図8に示すように一定にもしく
は急激に減少させないように制御する。なお、その他の
動作については実施の形態4によるものと同様であるの
で、その説明を省略する。For this reason, in the delay line 11 of the coherent laser radar device according to the fifth embodiment, the output branch ratio of the variable optical splitter 44A is controlled by a control circuit (not shown) as shown in FIG. Control so that it does not decrease constantly or rapidly. Note that the other operations are the same as those according to the fourth embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0084】以上のように、この実施の形態5によれ
ば、可変光分岐器44Aによりループ線路41から出力
されるパルスレーザ光のパワーをほぼ一定に確保するよ
うにしたので、ローカル光の出力の変動に起因する検波
後の信号のS/N比の劣化を抑制することができるとい
う効果が得られる。As described above, according to the fifth embodiment, the power of the pulse laser light output from the loop line 41 is kept almost constant by the variable optical splitter 44A, so that the output of the local light is Thus, it is possible to suppress the deterioration of the S / N ratio of the signal after detection due to the fluctuation of.
【0085】実施の形態6.図12はこの発明の実施の
形態6によるコヒーレントレーザレーダ装置の遅延線路
の構成を示すブロック図である。図において、45はル
ープ線路41の途中に設けられた光増幅器である。な
お、実施の形態6によるコヒーレントレーザレーダ装置
におけるその他の構成要素については実施の形態3によ
るものと同様であるので、その説明を省略する。Embodiment 6 FIG. FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a delay line of a coherent laser radar device according to Embodiment 6 of the present invention. In the figure, reference numeral 45 denotes an optical amplifier provided in the middle of the loop line 41. The other components in the coherent laser radar device according to the sixth embodiment are the same as those according to the third embodiment, and thus description thereof will be omitted.
【0086】次に動作について説明する。実施の形態3
によるコヒーレントレーザレーダ装置では、図8に示す
ように、ループ線路41内を周回する単一パルスのパワ
ーが徐々に小さくなるため、時間の経過とともにローカ
ル光の出力が小さくなる。このため、遠距離の目標を測
定する場合、S/N比が劣化する可能性がある。Next, the operation will be described. Embodiment 3
As shown in FIG. 8, in the coherent laser radar device according to the above, since the power of a single pulse circulating in the loop line 41 gradually decreases, the output of the local light decreases over time. Therefore, when measuring a long-distance target, the S / N ratio may be degraded.
【0087】そのため、ローカル光の出力の変化を小さ
くするために、ループ線路41の途中に設けられた光増
幅器45が、ループ線路41内を周回する単一パルスの
パワーを一定にもしくは急激に減少させないように増幅
する。Therefore, in order to reduce the change in the output of the local light, the optical amplifier 45 provided in the middle of the loop line 41 reduces the power of a single pulse circulating in the loop line 41 to a constant or abruptly. Amplify so as not to allow.
【0088】なお、その他の動作については実施の形態
3によるものと同様であるので、その説明を省略する。The other operations are the same as those according to the third embodiment, and a description thereof will not be repeated.
【0089】以上のように、この実施の形態6によれ
ば、光増幅器45によりループ線路41内のパルスレー
ザ光のパワーを確保するようにしたので、ローカル光の
出力の変動に起因する検波後の信号のS/N比の劣化を
抑制することができるという効果が得られる。As described above, according to the sixth embodiment, the power of the pulse laser light in the loop line 41 is ensured by the optical amplifier 45, so that after the detection due to the fluctuation of the output of the local light. The effect of suppressing the deterioration of the S / N ratio of the signal is obtained.
【0090】なお、実施の形態6においては、光増幅器
45としては光ファイバ増幅器、半導体光増幅器、固体
レーザ媒質を用いたレーザ増幅器を使用することがで
き、どの光増幅器を使用しても同様の効果を得ることが
できる。In the sixth embodiment, as the optical amplifier 45, an optical fiber amplifier, a semiconductor optical amplifier, or a laser amplifier using a solid-state laser medium can be used. The effect can be obtained.
【0091】実施の形態7.図13はこの発明の実施の
形態7によるコヒーレントレーザレーダ装置の構成を示
すブロック図である。図において、50は遅延線路11
と光結合器8との間に設けられた光増幅器である。な
お、図13におけるその他の構成要素については実施の
形態1によるものと同様であるので、その説明を省略す
る。Embodiment 7 FIG. FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a coherent laser radar device according to Embodiment 7 of the present invention. In the figure, 50 is a delay line 11
An optical amplifier provided between the optical coupler 8 and the optical coupler 8. The other components in FIG. 13 are the same as those according to the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
【0092】次に動作について説明する。光ヘテロダイ
ン検波においては、ローカル光のパワーを可能な限り大
きくすることにより、ショット雑音限界に近いS/N比
が得られる。しかしながら光検波器12に供給するロー
カル光のパワーには限度がある。このため、ローカル光
のパワーを、線形に応答が得られる限界である飽和光量
を超えない範囲で可能な限り高く、すなわち飽和光量近
傍にして、微弱な受信光を検波する際のS/N比を高く
する。Next, the operation will be described. In optical heterodyne detection, an S / N ratio close to the shot noise limit can be obtained by increasing the power of local light as much as possible. However, the power of local light supplied to the optical detector 12 is limited. For this reason, the S / N ratio at the time of detecting a weak reception light by setting the power of the local light as high as possible within a range not exceeding the saturation light amount which is a limit for obtaining a linear response, that is, near the saturation light amount. Higher.
【0093】図14は実施の形態2における遅延線路1
1を使用した場合の光増幅器50の動作を説明するタイ
ミングチャートであり、図15は実施の形態3における
遅延線路11を使用した場合の光増幅器50の動作を説
明するタイミングチャートである。FIG. 14 shows delay line 1 according to the second embodiment.
15 is a timing chart for explaining the operation of the optical amplifier 50 when the optical amplifier 1 is used, and FIG. 15 is a timing chart for explaining the operation of the optical amplifier 50 when the delay line 11 according to the third embodiment is used.
【0094】実施の形態2における遅延線路11を使用
した場合、光増幅器50は図14に示すように一定の増
幅率でローカル光を増幅してローカル光のパワーを飽和
光量近傍にし、そのローカル光を光結合器8に供給す
る。光結合器8はそのローカル光と受信光とを結合し、
光検波器12はその結合光をコヒーレント検波する。When the delay line 11 according to the second embodiment is used, the optical amplifier 50 amplifies the local light with a constant amplification factor as shown in FIG. Is supplied to the optical coupler 8. The optical coupler 8 couples the local light and the received light,
The optical detector 12 coherently detects the combined light.
【0095】また、実施の形態3における遅延線路11
を使用した場合、光増幅器50は図15に示すように時
間とともに増幅率を増加させてローカル光を増幅してロ
ーカル光のパワーを飽和光量近傍でほぼ一定のパワーと
し、そのローカル光を光結合器8に供給する。光結合器
8はそのローカル光と受信光とを結合し、光検波器12
はその結合光をコヒーレント検波する。Further, delay line 11 in the third embodiment
When the optical amplifier 50 is used, the optical amplifier 50 amplifies the local light by increasing the amplification factor with time as shown in FIG. 15 to make the power of the local light substantially constant near the saturation light amount, and the local light is optically coupled. To the vessel 8. The optical coupler 8 couples the local light and the received light, and forms an optical detector 12
Performs coherent detection of the combined light.
【0096】なお、その他の動作については実施の形態
1によるものと同様であるので、その説明を省略する。The other operation is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.
【0097】以上のように、実施の形態7によれば、遅
延線路11と光結合器8との間に光増幅器50を設ける
ようにしたので、ショット雑音限界に近い高S/N比で
コヒーレント検波を実行することができるという効果が
得られる。また、ローカル光のパワーが一定でないこと
に起因して発生するS/N比の劣化を抑制することがで
きるという効果が得られる。As described above, according to the seventh embodiment, the optical amplifier 50 is provided between the delay line 11 and the optical coupler 8, so that the coherent light with a high S / N ratio close to the shot noise limit. An effect that detection can be performed is obtained. Further, the effect of suppressing the deterioration of the S / N ratio caused by the uneven power of the local light can be obtained.
【0098】[0098]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、単一
波長のパルスレーザ光を発振し、パルスレーザ光の一部
を分岐し、パルスレーザ光を目標に向けて送出して目標
からの光を受信光として受光し、分岐したパルスレーザ
光の一部を遅延させ、遅延されたパルスレーザ光を受信
光と結合した光をコヒーレント検波し、コヒーレント検
波された信号に基づいて目標の物理情報を特定するよう
にしたので、装置の構成を簡素化することができ、コス
トの低減、小型化および高信頼性化をすることができる
という効果がある。As described above, according to the present invention, a single-wavelength pulsed laser beam is oscillated, a part of the pulsed laser beam is branched, and the pulsed laser beam is sent out toward the target. The received light is received as received light, a part of the branched pulse laser light is delayed, the delayed pulse laser light is combined with the received light, coherent detection is performed on the light, and a target physical signal is detected based on the coherent detected signal. Since the information is specified, the configuration of the device can be simplified, and there is an effect that the cost can be reduced, the size can be reduced, and the reliability can be increased.
【0099】この発明によれば、遅延手段を、所定の長
さの光ファイバにより構成される遅延線路としたので、
小型で低損失の遅延手段が得られ、装置の規模を低減す
ることができるという効果がある。According to the present invention, the delay means is a delay line constituted by an optical fiber having a predetermined length.
There is an effect that a small and low-loss delay means can be obtained, and the scale of the device can be reduced.
【0100】この発明によれば、光分岐手段により分岐
されたパルスレーザ光の一部をn本の光に分岐する光分
岐器と、分岐されたn本の光を異なる遅延時間だけそれ
ぞれ遅延させるn本の遅延線路と、n本の遅延線路によ
り遅延されたn本の光を結合する光結合器とを遅延手段
に有するように構成したので、ソフトターゲットについ
て速度分布測定または目標検知測定を実行することがで
きるという効果がある。According to the present invention, the optical splitter for splitting a part of the pulse laser light split by the optical splitting means into n light beams, and the n split light beams are delayed by different delay times. Since the delay means includes the n delay lines and the optical coupler that couples the n lights delayed by the n delay lines, the velocity distribution measurement or the target detection measurement is performed on the soft target. There is an effect that can be.
【0101】この発明によれば、レーザ光を伝送するル
ープ線路と、光分岐手段により分岐されたパルスレーザ
光の一部をループ線路内に導入するとともに、ループ線
路内のレーザ光を分岐する光結合器とを遅延手段に有す
るように構成したので、ソフトターゲットについて速度
分布測定または目標検知測定を実行することができると
いう効果がある。According to the present invention, a loop line for transmitting laser light, a part of the pulse laser light branched by the optical branching means is introduced into the loop line, and the laser light for branching the laser light in the loop line is introduced. Since the coupler and the delay unit are provided, the velocity distribution measurement or the target detection measurement can be performed on the soft target.
【0102】この発明によれば、遅延手段のループ線路
の途中に光増幅器を有するように構成したので、ローカ
ル光の出力の変動に起因する検波後の信号のS/N比の
劣化を抑制することができるという効果がある。According to the present invention, since the optical amplifier is provided in the middle of the loop line of the delay means, the deterioration of the S / N ratio of the detected signal due to the fluctuation of the output of the local light is suppressed. There is an effect that can be.
【0103】この発明によれば、遅延手段と光結合手段
との間にローカル光を増幅する光増幅器を備えるように
したので、ショット雑音限界に近い高S/N比でコヒー
レント検波を実行することができるという効果がある。
また、ローカル光のパワーが一定でないことに起因して
発生するS/N比の劣化を抑制することができるという
効果がある。According to the present invention, since the optical amplifier for amplifying local light is provided between the delay means and the optical coupling means, coherent detection can be performed at a high S / N ratio close to the shot noise limit. There is an effect that can be.
In addition, there is an effect that the deterioration of the S / N ratio caused by the power of the local light being not constant can be suppressed.
【0104】この発明によれば、光結合器を、分岐比が
可変である可変光結合器としたので、ローカル光の出力
の変動に起因する検波後の信号のS/N比の劣化を抑制
することができるという効果がある。According to the present invention, since the optical coupler is a variable optical coupler having a variable branching ratio, the deterioration of the S / N ratio of the signal after detection due to the fluctuation of the output of the local light is suppressed. There is an effect that can be.
【0105】この発明によれば、光分岐手段により分岐
されたパルスレーザ光の一部およびループ線路内の光の
いずれか一方をループ線路に出力する光音響光学素子の
光スイッチと、ループ線路内の光を分岐する光分岐器と
を光結合器に有するようにしたので、周波数シフタの機
能を光スイッチに持たせることができ、装置を簡素化す
ることができる効果がある。According to the present invention, the optical switch of the photoacoustic optical element for outputting one of a part of the pulse laser light branched by the optical branching means and the light in the loop line to the loop line, Since the optical coupler has the optical splitter for splitting the light, the function of the frequency shifter can be given to the optical switch, and the device can be simplified.
【図1】 この発明の実施の形態1によるコヒーレント
レーザレーダ装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a coherent laser radar device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 図1の信号処理装置の構成の一例を示すブロ
ック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration of the signal processing device of FIG. 1;
【図3】 図1の信号処理装置の構成の他の例を示すブ
ロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing another example of the configuration of the signal processing device of FIG. 1;
【図4】 実施の形態1によるコヒーレントレーザレー
ダ装置の動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart illustrating the operation of the coherent laser radar device according to the first embodiment.
【図5】 この発明の実施の形態2によるコヒーレント
レーザレーダ装置の遅延線路の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a delay line of a coherent laser radar device according to a second embodiment of the present invention.
【図6】 実施の形態2によるコヒーレントレーザレー
ダ装置の動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart illustrating the operation of the coherent laser radar device according to the second embodiment.
【図7】 この発明の実施の形態3によるコヒーレント
レーザレーダ装置の遅延線路の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a delay line of a coherent laser radar device according to a third embodiment of the present invention.
【図8】 実施の形態3によるコヒーレントレーザレー
ダ装置の動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 8 is a timing chart illustrating an operation of the coherent laser radar device according to the third embodiment.
【図9】 この発明の実施の形態4によるコヒーレント
レーザレーダ装置の遅延線路の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a delay line of a coherent laser radar device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図10】 図9の光スイッチの動作を説明する図であ
る。FIG. 10 is a diagram illustrating the operation of the optical switch of FIG.
【図11】 この発明の実施の形態5によるコヒーレン
トレーザレーダ装置の遅延線路の構成を示すブロック図
である。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a delay line of a coherent laser radar device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図12】 この発明の実施の形態6によるコヒーレン
トレーザレーダ装置の遅延線路の構成を示すブロック図
である。FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a delay line of a coherent laser radar device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図13】 この発明の実施の形態7によるコヒーレン
トレーザレーダ装置の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a coherent laser radar device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図14】 実施の形態2における遅延線路を使用した
場合の光増幅器の動作を説明するタイミングチャートで
ある。FIG. 14 is a timing chart illustrating an operation of the optical amplifier when the delay line according to the second embodiment is used.
【図15】 実施の形態3における遅延線路を使用した
場合の光増幅器の動作を説明するタイミングチャートで
ある。FIG. 15 is a timing chart illustrating an operation of the optical amplifier when the delay line according to the third embodiment is used.
【図16】 従来のコヒーレントレーザレーダ装置の構
成を示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional coherent laser radar device.
【図17】 従来のコヒーレントレーザレーダ装置の信
号処理装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration example of a signal processing device of a conventional coherent laser radar device.
【図18】 従来のコヒーレントレーザレーダ装置の動
作を説明するタイミングチャートである。FIG. 18 is a timing chart illustrating an operation of a conventional coherent laser radar device.
1 パルスレーザ、2 光分岐器(光分岐手段)、5
送受光学系(送受光学手段)、6 走査光学系(送受光
学手段)、8 光結合器(光結合手段)、11遅延線路
(遅延手段)、12 光検波器(光検波手段)、14
信号処理装置、31 光分岐器、32−1〜32−n
遅延線路、33,42 光結合器、41 ループ線路、
42A 可変光結合器、43 光スイッチ、44 光分
岐器、45,50 光増幅器。1 pulse laser, 2 optical splitter (optical splitting means), 5
Transmission / reception optical system (transmission / reception optical means), 6 scanning optical system (transmission / reception optical means), 8 optical coupler (optical coupling means), 11 delay line (delay means), 12 optical detector (optical detection means), 14
Signal processor, 31 optical splitter, 32-1 to 32-n
Delay line, 33, 42 optical coupler, 41 loop line,
42A Variable optical coupler, 43 optical switch, 44 optical splitter, 45, 50 optical amplifier.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳澤 隆行 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 和高 修三 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 杉本 悦夫 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 大鋸 康功 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 2K002 AA04 AB04 AB07 HA10 5F072 JJ01 KK15 SS06 5J084 AA05 AA07 BA03 BA11 BB14 BB16 BB21 BB31 BB35 CA03 CA48 CA61 CA64 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takayuki Yanagisawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Electric Co., Ltd. (72) Shuzo Wadaka 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Etsuo Sugimoto 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Yasunori Osawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Rishi Electric Co., Ltd. F term (reference) 2K002 AA04 AB04 AB07 HA10 5F072 JJ01 KK15 SS06 5J084 AA05 AA07 BA03 BA11 BB14 BB16 BB21 BB31 BB35 CA03 CA48 CA61 CA64
Claims (12)
ルスレーザと、 前記パルスレーザにより発振されたパルスレーザ光を目
標に向けて送出し、目標からの光を受信光として受光す
る送受光学手段と、 前記パルスレーザにより発振されたパルスレーザ光の一
部を分岐する光分岐手段と、 前記光分岐手段により分岐されたパルスレーザ光の一部
を遅延させる遅延手段と、 前記遅延手段により遅延されたパルスレーザ光の一部を
前記受信光と結合する光結合手段と、 前記光結合手段により結合された光をコヒーレント検波
する光検波手段と、 前記光検波手段によりコヒーレント検波された信号に基
づいて目標の物理情報を特定する信号処理装置とを備え
たコヒーレントレーザレーダ装置。1. A pulse laser that oscillates a single-wavelength pulsed laser beam, and a transmission / reception optical unit that sends out the pulsed laser beam oscillated by the pulsed laser toward a target and receives light from the target as received light. An optical branching unit that branches a part of the pulse laser light oscillated by the pulse laser; a delay unit that delays a part of the pulse laser light branched by the optical branching unit; An optical coupling unit that couples a part of the pulsed laser light with the received light; an optical detection unit that coherently detects the light coupled by the optical coupling unit; and a signal that is coherently detected by the optical detection unit. A coherent laser radar device comprising: a signal processing device that specifies physical information of a target.
より構成される遅延線路であることを特徴とする請求項
1記載のコヒーレントレーザレーダ装置。2. The coherent laser radar device according to claim 1, wherein the delay means is a delay line constituted by an optical fiber having a predetermined length.
たパルスレーザ光の一部をn本の光に分岐する光分岐器
と、分岐された前記n本の光を異なる遅延時間だけそれ
ぞれ遅延させるn本の遅延線路と、前記n本の遅延線路
により遅延されたn本の光を結合する光結合器とを有す
ることを特徴とする請求項1または請求項2記載のコヒ
ーレントレーザレーダ装置。3. The delay means includes: an optical splitter for splitting a part of the pulse laser light split by the optical splitting means into n light beams; and a delay device for delaying the n light beams by different delay times. 3. The coherent laser radar device according to claim 1, further comprising: n delay lines to be coupled, and an optical coupler that couples the n lights delayed by the n delay lines.
線路と、光分岐手段により分岐されたパルスレーザ光の
一部を前記ループ線路内に導入するとともに、前記ルー
プ線路内のレーザ光を分岐する光結合器とを有すること
を特徴とする請求項1または請求項2記載のコヒーレン
トレーザレーダ装置。4. The delay means includes a loop line for transmitting a laser beam, a part of the pulsed laser beam branched by the optical branching unit, introduced into the loop line, and a laser beam in the loop line. 3. The coherent laser radar device according to claim 1, further comprising: an optical coupler that performs the operation.
器を有することを特徴とする請求項4記載のコヒーレン
トレーザレーダ装置。5. The coherent laser radar device according to claim 4, wherein the delay means has an optical amplifier in the middle of the loop line.
スレーザ光の一部を増幅する光増幅器を備えることを特
徴とする請求項1、請求項3および請求項4のうちのい
ずれか一項記載のコヒーレントレーザレーダ装置。6. An optical amplifier according to claim 1, further comprising an optical amplifier for amplifying a part of the pulse laser light between the delay unit and the optical coupling unit. A coherent laser radar device according to claim 1.
とを特徴とする請求項5または請求項6記載のコヒーレ
ントレーザレーダ装置。7. The coherent laser radar device according to claim 5, wherein the optical amplifier is an optical fiber amplifier.
を特徴とする請求項5または請求項6記載のコヒーレン
トレーザレーダ装置。8. The coherent laser radar device according to claim 5, wherein the optical amplifier is a semiconductor optical amplifier.
幅器であることを特徴とする請求項5または請求項6記
載のコヒーレントレーザレーダ装置。9. The coherent laser radar device according to claim 5, wherein the optical amplifier is a solid-state laser medium laser amplifier.
光結合器であることを特徴とする請求項4記載のコヒー
レントレーザレーダ装置。10. The coherent laser radar device according to claim 4, wherein the optical coupler is a variable optical coupler having a variable branching ratio.
れたパルスレーザ光の一部および前記ループ線路内の光
のいずれか一方を前記ループ線路に出力する光音響光学
素子の光スイッチと、前記ループ線路内の光を分岐する
光分岐器とを有することを特徴とする請求項4記載のコ
ヒーレントレーザレーダ装置。11. An optical coupler, comprising: an optical switch of a photoacoustic optical element for outputting one of a part of the pulse laser light branched by an optical branching unit and light in the loop line to the loop line; 5. The coherent laser radar device according to claim 4, further comprising an optical splitter for splitting light in the loop line.
ステップと、 前記パルスレーザ光の一部を分岐するステップと、 前記パルスレーザ光を目標に向けて送出し、目標からの
光を受信光として受光するステップと、 分岐した前記パルスレーザ光の一部を遅延させるステッ
プと、 遅延された前記パルスレーザ光を前記受信光と結合する
ステップと、 結合した光をコヒーレント検波するステップと、 コヒーレント検波された信号に基づいて目標の物理情報
を特定するステップとを備えた目標測定方法。12. A step of oscillating a pulsed laser beam of a single wavelength; a step of branching a part of the pulsed laser beam; transmitting the pulsed laser beam toward a target; Receiving, the step of: delaying a part of the branched pulse laser light; the step of combining the delayed pulsed laser light with the received light; the step of coherently detecting the combined light; the step of coherent detection Specifying physical information of a target based on the obtained signal.
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